第二十一章 人与地球

nullnull第十讲 人类与地球系统第二十一章 人与地球null 地球物质和能量系统运动的直接结果，就是造成地球环境的变迁。地球系统运动使环境发生变迁的主要运动形式有：灾变性的环境变迁，如地震、火山爆发、台风、洪水、泥石流、滑坡、塌陷等；渐变性的环境变迁，如新构造活动、海平面上升、沙漠推进、气候改变等。根据地球系统的统一性原理，可以知道地球系统的运动形式有其自身发生、发展和演化规律，影响我国环境系统的主要因素来自以下几个方面：21.1 地球系统的运动 对人类活动的影响null环太平洋构造带 环太平洋构造带是地球物质和能量系统运动现最为活跃的地区，这一地区的火山、地震活动相当频繁。由于这一地区的地理条件优越，经济极为发达，因而灾害性的物质运动形式也给人类的建设乃至生命保障带来巨大的威胁。地震和火山活动频繁是环太平洋构造带的主要灾害，火山爆发给人类造成的直接危害远远小于地震，但火山爆发给自然环境造成的危害却远远大于地震。火山喷发时除了喷出大量的岩浆和火山灰以外，有时还喷出大量有毒气体，如CO、SO2、NH3等nullnull 新构造活动频繁是该区另一种主要的地质作用，构造活动可以使地面变形，建筑物遭到破坏；不断扩张的弧后盆地在接受沉积的同时持续下降是西太平洋地壳运动的主要规律，造成相对海平面的上升，并改变了该区的洋流系统。洋流系统和季风系统是影响气候的主要因素，并决定了黑潮暖流的强度和台风活动的频率。nullnullnull特提斯构造带 特提斯构造带西起地中海沿岸，经喜马拉雅山向东南亚方向延伸。是影响我国南方的主要构造体系。由于印度板块不断地向北运动，造成青藏高原的持续隆升，对整个大气环流系统及周边水系的发育和环境的变迁产生了巨大的影响，如西南暖湿气流的形成，长江流向的改变等。此外，因河流的强烈切割形成了高山峡谷地貌，崩塌、滑坡、泥石流、雪崩等也是这一地区经常发生的灾害。nullnull盛行西风带 位于南北纬30°～60°范围内，由于地球自转受科氏力的影响所形成的优势西风，是影响我国北方气候的主要因素。强劲持续的盛行西风使我国西北地区形成大面积的沙漠，并不断地受到沙漠化进程加剧的严重威胁。nullnull中国土地荒漠化面积 262.2万平方千米 全球土地荒漠化面积 3600万平方千米null地球系统的运动 对人类活动的影响null地球的物质和能量系统的运动对人类活动产生的巨大影响，迫使人类改变自己的生活方式，去适应环境的要求。null有证据表明，最古老的猿人化石主要分布在青藏高原周围，因此我国著名学者黄汲清先生就认为，人类之所以走出森林是因为青藏高原的隆起，恶劣的自然环境迫使古人类不得不离开自己的家园，重新寻找适合自己生存的。null由于地球物质的运动，地球表面各地区的环境状况不断发生改变。null伤心的骆驼再也找不到昔日清冽的甘泉，茫茫戈壁哪里还有生命之源？null灾变性的环境变迁往往给人类带来重大的经济损失，甚至严重威胁了人类的生命安全。地震是严重的威胁人类生命安全的一种灾变，唐山地震夺去了24万人的生命，1556年发生在陕西华县的地震夺去了83万人的生命。公元79年意大利的维苏威火山爆发，附近的庞培等三座古城被火山灰所掩埋，1650后发掘出的庞培古城仍可以看见来不及逃离居民的惊恐神色。1987年喀麦隆火山喷发释放了大量的有毒气体，虽然大部分人员及时撤离而伤亡不大，但却致使大量的牲畜死亡，在国际上引起强烈反响。nullnull人类对付渐变性的环境变迁基本有两种方式：一是因地制宜，寻找就地解决的办法，求得发展之之路；二是“三十六计走为上”，干脆一走了之。中国西部可以发现许多被遗弃的古城在历史中都曾经繁盛一时，如新疆的楼兰古城、甘肃的黑城等等。正是由于风沙肆虐，正是由于风沙肆虐，夺去了人类生存的最基本条件－－水，迫使人类不得不离开自己的家园，使昌盛一时的丝绸之路逐渐地衰落。null古楼兰遗址——三间房null这棵树已经伫立在楼兰古国三千八百多年了，也许它亲眼目睹了当年商贾穿行的繁荣景象；也许它亲身感受了几千年的沙暴肆虐。也许再用不了多久，人们连这棵树的影子都看不到了！null大夏废都——统万城null历史上的黄河经常发生洪泛和改道，黄泛区的农民大多建造一些简易的住房，一但洪水来临，他们便弃家而逃。等到洪水退去，他们再重返家园，开始新的生活。null蒙古族人则根据草场的生长情况不断迁徙null新疆的吐鲁番地区由于年降雨量很低，蒸发量很大，地表水严重缺乏，但地下水还比较丰富，因此这里的人民就发明了坎儿井的特殊水利工程。nullnull大的突发性的灾变性事件，人类往往是无能为力的，只有尽量减少灾害的损失。对于一些突发性的，小范围的灾变事件，有些是可以预防和回避的，如台风、泥石流和滑坡等，人类可以通过防范措施把损失减少到最少的程度。null飓风到来之前飓风刮过之后21.2人类与地球系统的联系21.2人类与地球系统的联系 人类是依附于地球的高级动物，他的所有活动都离不开地球。人类活动的足迹几乎遍布了大陆的每一个角落，而且正在加快向海洋进军的步伐，因此人类与地球物质能量系统有着千丝万缕的联系，人类与地球系统的物质与能量的交换也在不停地进行着。自然界的地质作用是一种非常缓慢的过程，相隔百年的同一地方，在自然地质作用中几乎没有明显的变化，人类却可以在极短的时间里改变一个地区的面貌。null分别摄于1872年和1968年同一地方的两张照片21.2.1 人类从地球系统中 获得所需的物质和能量21.2.1 人类从地球系统中 获得所需的物质和能量原始人类已经认识了各种岩石的不同性质，并用于不同的工具，然后学会了辨别矿石和冶炼技术。但原始人类的这些活动队地球的影响是微乎其微的。null上帝保佑你找到金矿null工业革命以后的近200年来，人类从地球系统中采掘了大量的煤、石油、天然气、建筑和其它金属、非金属矿产，用以支持人类活动的各种需要，而且采掘量在迅速地增长。 人类在开采有用矿产的同时也改变了地球系统的物质和能量的分布，其所及范围可以深入到地壳5千米以下的深处。为了从地壳中获取1吨的矿石，需要同时采出约2－3吨的废料，对一些稀有的矿种，这个比例更是大得惊人。null 1900前 1900—40 41—80 80—2000 总量 铁矿/(1×109吨) 4.0 6.2 20.4 26.6 57.2 煤矿/(1×109吨) 9.0 47.5 94.0 80.0 230.5 石油/(1×109吨) 0.26 4.5 56.2 62.1 123.0 天然气/(1×1012m3) － 1.3 25.8 35.0 62.1 铝土矿/(1×109吨) － 0.37 1.63 2.0 4.0 世界采掘最多的几类矿产及其采掘加速的情况null油田在进行二次、三次采油时，需要同时注入大 量的水、蒸汽和化学物质，或采用高压或爆破致 裂技术来增加石油的产量，这些措施都直接影响 到地球物质和能量系统的平衡。 null21.2.2 人类在工程技术活动中 对地球系统的影响21.2.2 人类在工程技术活动中 对地球系统的影响 人类在改变自己的生存条件时，也在不知不觉地改变着地球的物质和能量系统的平衡，城市和工厂建设、道路和水利工程等一些工程技术活动，对地球的表层系统有很大的影响，同时也影响了自然地质过程的进行。null 城市和工厂建设的占地面积很大，如北京市的占地面积大约1.62万平方千米，预计在2000年世界上的各种人类工程建筑将占整个大陆面积的15％，这些建筑人为地改变了地貌景观、土壤和植被的发育，水圈的循环。如城市覆盖使地下水得不到充分的补给，使地下水位下降，城市地面沉降。null城市和工厂的建设和排污改变了周围环境，还会改变大气的成分，使城市上空的粉尘、烟雾、硫化物含量增加，造成城市热岛效应等等。null 道路和水利工程的建设也使地球的物质和能量系统平衡发生发生很大的变化，铁路的建设及其护路防洪设施，可以造成铁路两侧水系的改变，从而改变了河流的地质作用过程和地貌景观。nullnullnull水库的建设不但使库区的地表和地下水系发生很大变化，还增加了库区地壳的载荷，甚至诱发地震。null原始人类已有穴居的本领，但对地质作用过程并没有多大的影响。现代的地下工程建筑已经具有相当的规模，如日本的海底隧道长达54千米、德国的地下建筑达45万平方千米。北京市的地下空间资源已经进入商业性的开发，并为此制定了专门的法规。地下建筑不仅改变了地下物质的分布，也改变了地壳的应力状态。nullnull21.2.3 人类的农业活动21.2.3 人类的农业活动null人类的农业活动不仅对地壳上面的土壤层进行改造，同时 也改变了活动区的生态环境。人类在种植粮食或其它作物 时，对土壤进行耕作、灌溉、施肥等活动，使土壤的成分 发生了改变，也加速了风化作用的进程。受到人类改造的 土壤每年超过6000立方千米。 null人类在开垦荒地时既重新塑造了地貌景观，也使生态环境发生了变化。如一些水土容易流失的地区修造梯田，使水土得以较好地保持。而在一些草原地区的过分开垦，却造成了土地的荒漠化。null21.3 人类的地质作用21.3 人类的地质作用人类与地球物质和能量系统的联系实际上也是一种外动力地质作用过程，可以分为以下几个主要方面：破坏地球表层物质、搬运破坏产物、改变物质和能量系统平衡等三个方面。21.3.1 破坏地球表层物质21.3.1 破坏地球表层物质在采掘固体矿产，开采石油、天然气和地下水，建设地下工程的过程中，人类破坏了地壳的结构和构造，破坏了地壳各部分之间的联系，使岩石发生解体，加速了风化过程的进行这些过程的影响程度越来越大，造成的破坏也越来越严重。其作用类似于外动力地质作用过程风化过程和侵蚀过程。破坏大气中的臭氧层，形成臭氧空洞，危害人类健康。捕杀野生动物，乱砍滥筏森林，破坏生态平衡。null被砍伐的森林在诉说着什么？21.3.2 搬运被破坏产物21.3.2 搬运被破坏产物人类在获取有用矿产时，在运走有用矿产的同时，也将废弃物搬运到一定的位置。为了使生产能够顺利进行，在工程建设时破坏物也都按照工程的要求进行重新塑造，搬运到指定位置。因此人类活动中所破坏的地壳物质，或近、或远绝大部分都经过人类的搬运。null21.3.3 改变物质和能量系统平衡21.3.3 改变物质和能量系统平衡农业施肥、采油注水、工程灌浆、工业排污等人类生产活动都影响地壳的物质平衡，粉尘、废气的排放也改变了大气的成分；地下建筑物该变了地壳的应力状态，地表及地下水系的改变等在改变地球的物质平衡时也使地球的能量系统发生了变化。人类的活动还可以形成一些新的物质，如煤炭开采中废弃的煤矸石堆积成黑色的小山，人类生活垃圾填埋形成层状、透镜状的“文化层”，工业粉尘降落形成特殊的泥层等等，这些物质经过地质作用之后可以形成新的岩石类型。改变地表的形态，形成各种人为景观，如围海造田、山坡梯田、人工水库等。 null21.4 人类在地球系统中的作用null人类在经历了自然环境不断恶化的痛苦之后， 终于清楚地认识到，我们只有一个地球，保护 地球是人类永恒的主题。随着科学技术的不断 发展，人类在大自然面前已不再是无能为力的， 而且可以在地球的物质和能量系统中充分发挥 自己的作用，使自然环境逐渐地进入良性循环。21.4.1 人类的行为21.4.1 规范人类的行为人类在认识自然和改造自然的过程中，可以通过规范人类自己的行为，按照自然规律去改造自然，减少对自然环境的破坏。中国目前把“可持续发展”作为二十一世纪议程，就是要充分考虑在发展中减少对环境的破坏，使地球的物质和能量系统可以在正常的范围里运转，以利于经济的持续发展。null控制人口nullnull 目前世界人口总数已经超过60亿，人口的急剧膨胀已经使地球难以承受，控制人口成为21世纪的主要问题。人口问题包括人口生物问题，人口社会问题，人口经济问题等，其中尤为重要的是人口的资源消耗和人与环境的问题。过会的人口增长不仅要消耗大量的地球资源，对环境进行破坏，还会产生诸如教育、就业等社会问题。中国是世界人口大国，人口问题尤为严重，经过了20几年的努力，人口过快的增长速度已经得到了抑制。中国人口得增长率虽然在逐年下降，但人口总数仍在增加，这种状况需要几代人的努力才能有所改变。 nullnull合理利用资源null自然资源绝大部分是不能再生的，人类必须合理地使用资源，否则给子孙后代留下的将是一个贫瘠的地球。null在能源的使用方面，人类可以减少使用污染严重的能源，提倡使用太阳能、风能、水能等洁净能源。资源方面必须遵循合理利用的原则，使资源的使用量达到最低的。尤其像煤和石油等既可以作为能源，又可以作为其它工业原材料的资源更应该合理地加以利用。nullnullnullnull减少对自然环境的破坏 null减少对自然环境的破坏，在人类的各种工程技术活动中尽量减少对自然环境的破坏。对自然环境的破坏改变了地球系统之间的相互关系，而且所造成的破坏一般都是不可逆的，并常常是朝着对人类有害的方向发展。设立自然保护区，使一些未遭人类严重破坏的地区得到有效地保护。null武夷山自然保护区null减少污染 null人类可以通过生产过程的综合利用，生活垃圾的分类回收，关闭污染严重的工厂等手段，减少各种工业的、农业的、生活的废弃物的排放。严格执行环境保护的有关措施，使各种废弃物的排放量减少到可以自然净化的范围里。21.4.2 发挥人类的能动性21.4.2 发挥人类的能动性人类在充分认识自然、了解地球物质和能量系统的运动规律之后，了解各种自然过程的形成、发展和演化规律，就可以发挥人类的能动作用，改善自然环境，使之朝着有利于人类的良性循环方向发展，减少自然灾害带来在损失。并及时地加以预报、控制，达到减灾的目的。nullnull90年代国际减灾十年的主要任务，是降低自然灾害造成的损失。目前人类对大气的运动规律及灾害性天气的形成已经可以比较准确地预报，在灾害性天气到来之前人类可以做好防洪、抗旱等应急的准备，这就大大降低了灾害性天气给人类造成的损失。山体滑坡、泥石流等地质灾害人类也已经可以比较准确地预测，这对减少灾害的损失起到了很大的作用。依靠对海平面上升的规律研究，人类可以通过建设围海大堤，防止海水对耕地和城市的入侵。nullnull一些地方病的形成往往是某些元素的异常增加或缺少，了解各种元素的地球化学特征及元素的分布、迁移规律，并通过各种调控手段可以有效地防止和控制地方病的发生。null随着卫星定位技术的发展，监测大洋板块的扩张和俯冲速率正在成为事实，如果能够掌握大洋板块的运动变化特征与地震活动之间的规律，就可以作出比较准确的地震预报。相信在不远的将来，地震预报也会象天气预报一样可靠，那时地震给人类造成的损失就会大大减小。null全球卫星定位系统nullGPSGPSnull人类的力量可以使荒漠化得到有效的控制，如中国的三北防护林体系有效地控制了风沙的肆虐，榆林人在与风沙的顽强抗争中，迫使风沙在人类面前低下了头，并逐步地后退。只要通过几代人的不懈努力，荒漠化的进程最终将会得到控制。恢复一些曾经遭受人类破坏的地区的原来面貌，如退耕还林或退耕还牧等，使区域的物质和能量系统得以运转，恢复生态平衡。null三北防护林体系null人类可以在局部地区实施人工降雨，改变 小环境气候，对缓解旱情，扑灭森林火灾 起到了很大的作用。null合理地分配水资源，可以使环境得到改善。陕北的小流域综合治理已经取得了良好的效果，治理区里的水土不再严重地流失；三峡工程建成之后，将使长江中下游受益匪浅；计划中的南水北调工程，将在更大的范围里对水资源的利用进行有效的调控。nullnullnull保 护 地 球！